多模光耦合器及其制造方法技术

提供了一个多模光耦合器和用于制造多模光耦合器的方法。该多模光耦合器包括一个第一光纤，一个第二光纤，一个光传输介质，一个信道传输路径，以及一个覆盖层。该多模光耦合器使用一个塑料包层光纤或一个塑料光纤，并且具有一个芯子扩展效应。同时，在光之间的连接是容易实现的，使得可以实现低损耗的光传输。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用塑料光纤或塑料包层光纤的光耦合器，尤其涉及一种具有低损耗光传输效果的多模光耦合器，在该多模光耦合器中，通过塑料光纤或塑料包层光纤的光入射到一种在信道型传输路径中的光传输介质，然后从位于光传输介质对面的光纤输出，以及涉及一种用于制造多模光耦合器的方法。由反射和折-射所产生的光的传播由光的入射角和两种介质的折射率决定。随着一种介质使得更有效地进行光的传播，使用光的光纤被发展了。光纤包括传输光的内部芯子和具有不同的折射率的包层以完全地反射在芯子中的光。具有大约8μm到62.5μm的直径的芯子通常用于传送被广泛应用的石英系列光纤的光，这是因为它的优良的光特性、环境稳定性和耐热性。因此，芯子部分的小直径在相互连接光纤或分支和组合传输的光中会产生很大的技术问题。最近，将塑料包层光纤和塑料光纤应用到具有合适的带宽串联距离的一个光通讯系统上有了快速的增长。塑料包层光纤(PCF)是一种具有一个由塑料包层覆盖的石英系列玻璃芯子的光纤，在芯子和包层之间的折射率有很大的不同。特别是，PCF被作为一个光数据链路使用，这是因为它具有一个大的直径，一个高数值孔径(NA)并且具有优良的损耗特性。硅树脂已经被用作为一种常规的包层材料。然而，已经开发出了使用硬含氟的丙烯酸盐树脂的PCF。作为在现场组装的光连接器的一种光纤固定方法，PCF具有应用受到很多注意的压缩方法的高概率。此外，PCF的传输损耗的低温特性改进了。通用的塑料包层光纤的芯子直径范围在110μm到200μm之间以及0.37的高NA。特别地，上述的塑料包层光纤对于光纤通讯的应用是足够的，因为它对于一个850nm的入射波长具有一个6dB/km的衰减因子。当前，具有5-7dB/km的传输损耗和5到10Mhz.km的传输频带范围的塑料包层光纤投入了使用。上面的PCF已经应用于1km或更短的短距离数据链路，一个图片图像传输等等。塑料光纤的芯子直径和数值孔径具有优良的灵活性，并且是低成本的，使得它迅速取代了在局域网中的常规的石英系列光纤。一般的塑料光纤使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯。最近，对于聚碳酸酯、热固性聚合物、含氟的聚合物和硅化合物的研究已经进行。一般来说，塑料光纤的传输损耗达到的范围在160到1000dB/km之间，并且在600nm范围显示出最低值。最近，通常使用的塑料光纤具有的总损耗在1300到1500nm范围之间。塑料光纤的数值孔径能够达到0.6，并能够使用低成本的LED。特别地，塑料光纤的最大优点是它能被制造的直径可达到3mm。使用光纤制造的光耦合器是用于分支或耦合一个光信号的手动装置。在光通讯中分支/耦合一个光信号的功能在各种光通讯网络的配置中是最基本的功能，如同电子通讯中的分支和耦合。电子信号的分支和耦合可以仅由铜线的机械连接简单地实现，但因为光纤的特性，光信号的分支和耦合不能被简单地实现。这样，光耦合器被作为一个单独的光分支和耦合装置使用。从70年代以来已经得到了最广泛的应用的使用光纤的光耦合器是利用一种渐逝场耦合技术的熔合耦合器。熔合耦合器是通过绞合一些光纤在一起并且随后同时熔化和拉紧绞合的光纤而制造的。每个包括光纤的单模介质波导具有一个对于芯子的外部也按指数降低的渐逝电磁场。因此，当两个单模波导相互相邻时，波导模式被相邻的芯子的渐逝场激励，并且光信号的耦合发生。这种类型的耦合被称为被熔合拉紧耦合器使用的渐逝场耦合。熔合拉紧耦合器需要使用一种复杂的和长时间的制造方法，价格昂贵，并且在价格上不大可能降低。另一种耦合器包括一个波导型耦合器。波导型耦合器通过设计在一个硅基片上形成一个石英玻璃波导或使用一个离子交换玻璃的波导能够完成光分支/耦合功能。然而，即使当使用波导技术时一个小耦合器能够大量的生产，也存在许多技术问题，如波导本身的损耗，光纤耦合损耗或在波导形成技术中的改进。另一个耦合器包括了一个使用扩展部件用于扩大在一个信道型传输路径中光纤芯子的直接芯子扩展耦合器。扩展部件具有扩展经过芯子传输的光到以芯子为中心的更大的横截面的功能。通过应用扩展部件能够设计光耦合器。因此，当一些具有很好切割的端表面的光纤被顺序地放在一起时，则由每一个光纤的横截面形成扩展部件，扩展部件的横截面逐渐增加。结果，扩展部件在一定的距离或在较大的距离相互间接触或组合。一旦扩展部件形成一体，光被分支和耦合。耦合器在光之间的连接相比于熔合耦合器或波导耦合器容易，使得光纤的分支和耦合被简化并且耦合器的价格降低。然而，芯子扩展的距离在信道传输路径中是长的，所以扩展部件由UV摆动形成。由于在光纤截面和信道传输路径的壁之间存在的树脂的影响传输光的损耗增加。这样，耦合器的性能显著地降低，使得不能够使用耦合器。除了光耦合器以外，光通讯的基本的部件包括一个光连接器。光连接器是一个手动部件用于相互间耦合光纤，便于循环的连接。迄今为止，各种类型的光连接器被用于包括光海底电缆的光通讯系统中的光缆之间的连接。由于最近技术的发展，光连接器的结构被显著地简化，并且产生了高效率的光连接器。然而，光连接器太贵了。这是因为光纤的芯子的直径是小的。即使当相互间连接光纤芯子时产生只有1到3μm的差别，由于这种微小差别的光损耗是很明显的。因比，要求最大程度的精确度。一般来说，通过延伸从光纤发射的光来缓和所要求的精确度。同时也开发出了用于延伸光纤的方法。然而，光扩展方法要求在光扩展装置和光纤的组装中有高的精确度。为了解决上面的问题，本专利技术的一个目的是提供一种使用塑料光纤或塑料包层光纤的多模光耦合器，该耦合器通过入射到塑料包层光纤或塑料光纤，通过在信道传输路径中的光传输介质的剩余单体(residue monomer)(以下称为树脂)或通过由预硬化树脂形成的作为光传输介质的聚合物，输出到塑料光纤或塑料包层光纤对面的光纤而容易地耦合光，并且具有低损耗光传输效果，能够简化光纤的分支和耦合以及光纤之间的连接并且降低分支、耦合和连接的成本，以及用于制造多模光耦合器的方法。为了完成上面的目标，提供的一种多模光耦合器包括一个接收传输光并由塑料包层光纤或塑料光纤组成的第一光纤；一个输出传输光并由塑料包层光纤或塑料光纤组成的第二光纤；一个放置在第一和第二光纤之间并连接到第一和第二光纤的光传输介质；一个具有放置第一和第二光纤且光传输介质充满在第一和第二光纤之间的空间，并且在该空间被光传输介质充满后输出传输光的信道传输路径；以及一个对准第一和第二光纤并且被放置在信道传输路径上的覆盖层。光传输介质最好是剩余单体或聚合物，其芯子被紫外线预固化而扩展。光传输介质树脂具有的折射率在1.40和1.60之间。为了完成上面的目标，提供的一种多模光耦合器包括一个由塑料包层光纤或塑料光纤组成的第一光纤；一个由塑料包层光纤或塑料光纤组成的第二光纤；一个由塑料包层光纤或塑料光纤组成的第三光纤；一个具有Y形的一端连接到第一光纤且其他两端分别地连接到第二和第三光纤的光传输介质；一个具有放置第一、第二和第三光纤且充满光传输介质的空间，并且在该空间被光传输介质充满后输出传输光的信道传输路径；以及一个对准第一、第二和第三光纤并且被放置在信道传输路径上的覆盖层。为了完成其他的目标，提供一种方法用于制造多模光耦合器，包括的步骤有通过向下压紧光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个多模光耦合器包括：一个接收传输光并由塑料包层光纤或塑料光纤构成的第一光纤；一个输出所述传输光并由所述塑料包层光纤或所述塑料光纤构成的第二光纤；一个放置在所述第一和第二光纤之间并连接到所述第一和第二光纤的光传输介质；一个具 有一个空间的信道传输路径，所述第一和第二光纤被放置于该空间中并且所述光传输介质充满在所述第一和第二光纤之间，以及在所述空间被所述光传输介质充满后该路径输出一个传输光；以及一个对准所述第一和第二光纤并被放置在所述信道传输路径上的覆盖层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇雨，李泰衡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]